卞钰桥梁延性抗震设计

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1、桥梁延性抗震设计摘要：从理论上讲，为了保证结构不发生损坏，结构的抗力必须设计得大于预期可能发生的最大地震动所能激起的最大弹性地震力。似由于地震动高度不确定性，单独依赖强度来抵抗地震是不可靠的，也是非常不经济的。因此，在工程抗震中，一般都进行抗震概念设计，利用结构和构件的延性抗震，即利用塑性铰减小地震力，并耗散能量。木文将结合南澳大桥抗震设计实例介绍桥梁的延性抗震设计。关键词：桥梁抗震、延性设计、塑性铰0引言2008年5月12日发生的四川汶川里氏8.0级大地震给我国人民的生命财产造成了巨大的损失。据统计，近9

2、万人遇难或失踪，损坏房屋346x104间，同吋造成大量交通生命线工程破坏，24条高速公路、161条国省干线、8618条乡村公路、6140座桥梁和156条隧道受损，单交通设施的损失就达670亿元，其中桥梁损毁最为严重［1］.地震对桥梁的作用及桥梁的抗震能力是一个非常复杂的问题。在屮外发生的历次人地震中，桥梁都曾遭受过严重破坏，如1971年的美国圣科南多地震、1989年的美国洛马•普里埃塔地震、1994年的美国北龄地震、1995年的日木阪祌地震等［2］。地震使桥梁遭受严重破坏的同吋，也提高Y人们对桥梁破坏特点的

3、认识，促进了桥梁抗震设计理论的发展。在新建桥梁吋，如果其抗震体系缺乏合理性，要实现抗震设防□标往往需要过大的经济代价，而通过概念设计，能从根本上提高结构的抗震性能，实现经济有效的目的［3］。本文结合工程实例介绍桥梁的延性抗震设计。1抗震概念设计地震灾害告诉我们：对结构抗震设计来说，“概念设计”比“计算设计”更为重要［4］。巾于地震动的不确定性和复杂性，再加上结构计算模型的假定与实际情况的差异，使“计算设计”很难釘效地控制结构的抗震性能。因而，不能完全依赖“计算”。结构抗震性能的决定因素是良好的“概念设计”。

4、因此，在桥梁的方案设计阶段，不能仅仅根据功能要求和静力分析就决定方案的取舍，还应考虑桥梁的抗震性能，尽可能选择良好的抗震结构体系。在进行抗震概念设计时，特别要重视上、卜部结构连接部位的设计，桥墩形式的选取，过渡孔处连接部位的设计，以及塑性铰预期部位的选择。为丫保证所选定的结构体系在桥址的场地条件下确实是良好的抗震体系，须进行简单的分析，然后结合结构设计分析结构的抗震薄弱部位，并进一步分析是否能通过配筋或构造设计保证这些部位的抗震安全性。最后，根据分析结果综合评判抗震结构体系的优劣，决定是否要修改方案。2延性

5、抗震设计2.1延性的定义材料、构件或结构的延性，通常定义为在初始强度没冇明显退化情况下的非弹性变形能力。它包拈以下两个方面的能力，一是承受较大的非弹性变形，同时强度没冇明显下降的能力；二是利用滞回特性吸收能量的能力［5］。2.2延性指标在利用延性概念设计抗震结构时，首先必须确定度量延性的量化指标，即延性指标。最常用的延性指标为：曲率延性系数（简称曲率延性）和位移延性系数（简称位移延性）2.3延性设计的步骤桥梁的延性抗震设计应分两个阶段进行：1）对丁*预期会出现塑性铰的部位即能使结构获得最优的耗能，并易于发现

6、和易于修复的结构部位，进行仔细的配筋设计，图1为《城市桥梁抗震设计规范》（CJJ166-2011）给出的梁桥的墩柱塑性铰位置。*（a＞连续粱、间支梁单柱墩W嘱桥问横挢问00连续後、筒支粱仅柱墩图丨墩柱塑性铰区域（图中：0代表塑性铰区域〉2）对整个桥梁结构进行抗震能力分析验算，确保其抗震安全性。这网个阶段可以有反复，直到通过抗震能力验算。2.3.1塑性铰去的横向钢筋横向钢筋不仅约束混凝土，保证截面的延性，而且要保证纵向钢筋不压溃屈曲。因此，塑性铰区的横向钢筋配置要同时满足这两个要求。2.3.2桥梁结构抗震能力

7、验算桥梁结构抗震能力验算的任务是通过非线性时程分析以及正确的抗震验算，确保整体结构与薄弱部位的抗震安全性。因此，首先要确定抗震设防的叫个水准及对应的地震输人，再分别计算出结构的地震反应，并根据两个水准地震作用下结构的性能要求，验算结构的抗弯强度及弯曲延性，还要特别验算结构的剪切强度，确保不出现剪切脆性破坏。1）地震输人确定⑴抗震设防标准[6]①E1地震作用：工程场地重现期较K的地震作用，对应于第一级设防水准。②E1地震作用：工程场地重现期较长的地震作用，对应于第二级设防水准。（2）地震输人在进行大跨度桥梁的

8、地震反应分析时，通常要进行地震危险性分析，提供相应于W个设防水准（E1,E2）的人工地震波。考虑到土动力特性参数比较复杂，在地震危险性分析中所应用的一些主要参数均有一定区问，因此地震危险性分析必须提供3-5组人工地震波以供比较分析。将所得的儿组地震波，分别作为地震输人，对桥梁结构进行时程反应分析，选取能激起结构最大反应的那一组地震波，作为结构的地震输人。2）桥梁抗震能力验算桥梁抗震能力验算参照《城山*桥梁抗震设计